2.3.1 化学反应历程与化学反应速率 课件 2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学反应的方向、限度与速率中的化学反应速率第一课时，核心围绕化学反应历程（基元反应、反应机理）及化学反应速率（表示方法、特点）展开。课程导入通过氢气与氧气常温不反应、点燃瞬间爆炸的现象对比，引发对反应条件影响速率的思考，进而衔接反应历程的微观解释，再过渡到速率的定量表示，构建“现象-本质-应用”的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，如用飞秒化学技术介绍反应历程检测，培养微观视角；通过量气法、比色法等实验设计及正误判断、计算题，训练证据推理与定量思维。学生能建立宏微符联系，教师可借助结构化案例提升教学效率。

第三节 化学反应的速率 第一课时 化学反应历程与化学反应速率 第二章 化学反应的方向 、 限度与速率 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) K ≈1083 在常温、 常压下， 即使经过几千年， 氢气和氧气的混合气也不会发生反应生成水， 而将混合气点燃时反应却在爆鸣声中瞬间完成。 为什么反应条件改变能影响反应速率？ 点燃氢气球瞬间爆炸 课程导入 这个看似简单的化学变化大约要经历12步 反应才能完成， 以下列出主要的四步反应： 当反应物一步转化成 基元反 ，： 应，基，元反应 序列称 能够一步完成的反应称为基元反应 就是总反 生成物时 活性 未成 电子 由基 温度700℃, 氢气在催化剂的催化作用下生成H · , 而一个H·通过与其他分子反应，在0.3s内就可以产生1015个H · , 若无催化剂存在或者点燃条件， 体系中没有引发 反应的H · , 该反应则慢得测不出其速率。 反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程， 而反应历程的差别 又造成了化学反应速率的不同。 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) 的总反应称 为总反应 基元反应 应构成 很强， 寿命极短 如H+ + OH- = H2O \ 一、化学反应的历程 为反应机理 (反应 历程) 的反应 1.基元反应： 能够一步完成的反应称为基元反应。 2.反应历程： （1） 含义： 基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理) 。 基元反应的总和称为总反应。 （2） 复杂反应：由几个 基元反应组成的总反应也称复杂反应。 （3） 简单反应： 只有一个基元反应的反应称之为 简单反应 。 (4)特点： 反应不同， 反应历程就不相同； 同一反应在不同条件下 的反应历程也可能不同。 3.反应速率千差万别的原因： 反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程， 而反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。 \ 一、化学反应历程 4.检测方法： 飞秒化学 化学反应的每一个过程所用时间都在皮秒 （1ps = 10-12s） 和飞秒（1fs= 10-15s） 量级， 要实现对反应过程的检测， 必须使用时间标度为 飞秒量级的手段。 超短脉冲激光技术 泽维尔 （A.Zewail） 首先使用飞秒超快 “摄像机 ”——超短脉冲激光技术对化学反应过程进行研究， 为化学反应的动态过程 “拍照 ”，使人们能像观看 “ 慢动作 ”那样观察处在化学反应过程中的原子和分子的转变。 飞秒化学是以飞秒时间标度研究化学反应详细过程的化学前沿领域。 \ 一、化学反应历程 (×)在常温下， H2与O2混合， 看不到有水生成， 原因是常温下， 2H2(g) + O2(g)===2H2O(l)的平衡常数很小 (×)所有的化学反应， 都是反应物先断键变成单个原子， 然后原子再重新结合成新的物质 (√) 同一化学反应， 不同条件下， 可能有不同的反应历程 (√)若一个化学反应分多步完成， 总反应的快慢由基元反应中最慢的一 步决定 速控步骤/决速步骤 √)H ＋ ＋OH－===H2O既是基元反应又是总反应 \ 一、化学反应历程 1. 已知2HI===H2＋I2经过两步完成， 第1步 … … 第2步： 2I·―→I2 写出第1步基元反应： 2HI→H2＋2I · 。 2. 已知氧气氧化溴化氢气体的反应历程： a.HBr＋O2―→HOOBr b.HOOBr＋HBr―→2HOBr c.HOBr＋HBr―→H2O＋Br2 (1)该反应过程中的中间体有 HOOBr 、 HOBr。 (2)O2氧化HBr的总反应为 4HBr＋O2===2H2O＋2Br2 。 \ 一、化学反应历程 催化剂——反应前后存在， 循环再生， 即 “ 失而复得 ” 中间体(中间产物)——反应前后不存在， 只在反应过程中出现， 即“ 生成又消耗 ” \ 一、化学反应历程 1.含义： 描述化学反应进行 快慢 的物理量。 2. 用某物质表示的化学反应速率 (1)对于反应体系体积不变的化学反应aA＋bB===dD＋eE， 用单位时间内某物质浓度 (或质量 、 物质的量等)的改变量 (取绝对值)来表示该物质的化学反应速率。 v ， 常用单位为 mol·L－1 ·s－1 、 mol·L－1 ·min－1或mol·L－1 ·h－1 \ 二、化学反应速率 2. 用某物质表示的化学反应速率 （3） 特点 ①用不同的物质表示的化学反应速率的数值往往不同， 但表示的意义相同。 ②用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中_各_物_质_ 化学式前的系数 之 比 ， 如 对 于 化 学 反 应 ： a A ＋ b B = d D ＋ e E ， v(A) :v(B) :v(D) :v(E)＝ a :b :d :e 。 \ 二、化学反应速率 (1)在500 s内用H2和CO表示的化学反应速率分别是多少？ v(CO) = v(H2)/2 = 1.48 × 10-3 mol·L-1 · s-1 (2)同一反应为什么用H2和CO表示的化学反应速率有差异？ 相同时间内参与反应的物质的量浓度不同， 物质的量浓度之比等于化学计量数之比， 从而导致速率之比等于化学计量数之比 (3)如果用H2 和CO表示的化学反应速率除以各自化学计量数， 得到的反应速率 赖继续表示反应快慢将会有什么特点？ 1 .为了提高煤的利用率， 人们先把煤转化为CO和H2， 再将它们转化为甲醇， 某实验人员在一定温度下的密闭容器中， 充入一定量的H2 和CO， 发生反应： 2H2 ＋CO CH3OH 测定 的部分实验数据如右图： t/s 0 500 s 1 000 s c(H2)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.48 c(CO)/(mol·L－1) 2.50 \ 二、化学反应速率 3.具体化学反应的反应速率 对于反应体系体积不变的化学反应aA＋bB===dD＋eE。 (1)定义式 即： v (2)优点： 无论用哪一种物质表示， 化学反应速率都 相同 。 \ 二、化学反应速率 4. 注意 （1） 化学反应速率是平均速率， 不是瞬时速率。 （2） 化学反应速率是正值， 变化量要取绝对值。 （3） 纯固体、 纯液体不能用浓度变化量表示化学反应速率。 \ 二、化学反应速率 (×)化学反应方程式中， 任何一种物质均可用v 求出该物质表示的 化学反应速率 (×)可逆反应的正反应速率， 必须用单位时间内反应物的改变量来表示 (×)化学反应速率越大， 化学反应的现象越明显 (×)同一化学反应， 相同条件下用不同物质表示的反应速率， 数值越大， 表示化学反应速度越快 (√)化学反应速率可以表示为单位时间内某种物质的物质的量的变化量 \ 二、化学反应速率 【定量比较】 比值法： 反应速率用同一单位表示， 比较化学反应速率与化学计量数的比值， 如aA(g)＋bB(g)===cC(g) + dD(g)， 比较v(A)/a与v(B)/b， 比值越大， 反应速率越大。 ①v(A)＝0. 15 mol·L－1 ·min－ 1 ②v(B)＝0.01 mol·L－ 1 · s－ 1 ③v(C)＝0.40 mol·L－1 ·min－ 1 ④v(D)＝0.45 mol·L－1 ·min－ 1 【定性比较】 通过明显的实验现象来定性判断化学反应的快慢。 1.反应A(g)＋3B(g)⇌2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为 则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为___④>③ = ②>①__。 \ 二、化学反应速率 （1） 量气法： 通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反 应速率， 或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。 量气法测定反应速率 找与反应物质浓度相关的物理量 （比如压强、 体积、 吸光度、 电导率等），可观测， 易操作 找与该物理量化学变化对应的时间 \ 三、测定化学反应速率的方法 实验原理 ①测量收集一定体积的H2 时所用的时间或测量一段时间内收集到H2 的体积。 ②测量一段时间内溶液中H ＋浓度的变化。 ③测量一段时间内锌粒质量的变化。 以上三种方法中第①种方法最容易操作。 已知反应Zn＋H2SO4===ZnSO4 ＋H2 ↑ , 你有几种方法测定该反应的反应速率？ 评价这几种方案中， 最容易操作的是哪一种？ \ 三、测定化学反应速率的方法 （1） 量气法： 通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反 应速率， 或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。 注意事项： 反应前要先检查装置气密性。 量气法测定反应速率 找与反应物质浓度相关的物理量 （比如压强、 体积、 吸光度、 电导率等），可观测， 易操作 找与该物理量化学变化对应的时间 \ 三、测定化学反应速率的方法 实验原理 （2） 比色法： 由于物质对特定波长的光的吸收性能不同， 因此可以通过吸光度 （A） 来测定参与反应的某一物质的浓度。 所用仪器为分光 光度计。 分光光度计 CH3COCH3 + Br2 → CH3COCH2Br + HBr 在450 nm处吸收光波A=lg(1/T)=K ×b ×c \ 三、测定化学反应速率的方法 电导仪 CH3COOCH2CH3 + OH- → CH3COO- + CH3CH2OH OH-电导率远大于CH3COO-， 可以利用电导仪测出溶液电导的变化， 据此求出OH-浓度的变化。 （3） 电导法： 根据离子导电能力的差异， 通过电导率的变化测定反应 物中离子浓度的变化， 进而计算化学反应速率。 所用仪器叫做电导仪。 \ 三、测定化学反应速率的方法 选项 化学反应 测定依据(单位时间内) A 2NO2(g) ⇌ N2O4(g) 颜色深浅 B Zn＋H2SO4=== ZnSO4 ＋H2 ↑ H2体积变化 CO(g)＋H2O(g)=== CO2(g)＋H2(g) 压强变化 D Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3 ↓ +2NaOH 沉淀质量变化 1.下列化学反应速率的测定中， 测定依据不可行的是 √C 2.某温度时， 在2 L容器中三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图 所示 。 由图中数据分析， 该反应的化学方程式和反应开始至2 min末Z的平均反应速率分别为 A.X＋3Y ⇌ 2Z 0. 1 mol·L－ 1 ·min－ 1 B.3X＋Y ⇌ 2Z 0. 1 mol·L－ 1 ·min－ 1 C.X＋2Y ⇌ Z 0.05 mol·L－ 1 ·min－ 1 √D.3X ＋Y ⇌ 2Z 0.05 mol·L－ 1 ·min－ 1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=1083 在常温、 常压下， 即使经过几千年， 氢气和氧气的混合气也不会发生反应生成水， 而将混合气点燃时反应却在爆鸣声中瞬间完成。 反应的方向和限度—化学热力学问题—有研究意义—提高生产产品产率 反应的历程和速率—化学动力学问题—有实践意义—提高生产产品效率 为什么反应条件改变能影响反应速率？ 点燃氢气球瞬间爆炸 课程导入 $